青稞粉的脫蛋白化及高纖粗糧餅干的制作

內(nèi)江職業(yè)技術(shù)學院（內(nèi)江 641100）

青稞是一種高原地區(qū)一年一熟的高寒農(nóng)業(yè)區(qū)糧食作物，又被稱作裸大麥、元麥，具有耐低溫、生長期短、畝產(chǎn)高、適應性強的特點[1]。中國青海、西藏地區(qū)均普遍種植，藏族人民尤為喜愛，將青稞制作成干糧、饅頭、餅干、酒品、茶品、飲料等諸多種類的加工制品。隨著人們保健意識的不斷升級，青稞加工制品受到人們青睞[2]。青稞的纖維和蛋白質(zhì)含量較高，脂肪和糖類含量水平較低[3]，若能將其中的蛋白質(zhì)脫去，便能制作出低蛋白、低糖、高纖維、高維生素的營養(yǎng)保健產(chǎn)品。采用Sevage法聯(lián)合蛋白酶法對青稞中的蛋白質(zhì)進行脫去處理，并與玉米淀粉混合后發(fā)面揉團，經(jīng)烘焙制作高纖粗糧餅干。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

青稞粉（西安維特生物科技有限責任公司）；氯仿（上海弘順生物科技有限公司）；乙醇（南京中淳生物科技有限公司）；NaHCO3（山東凱龍化工科技有限公司）；堿性蛋白酶（鄭州宇控生物科技有限公司）；玉米淀粉（蘇州菲杰特食品有限公司）；黃油（山東裕升食用油有限公司）。

1.2 試驗設備與儀器

LFM-W超細粉碎機（青島德瑞科粉體技術(shù)設備有限公司）；TS-211B恒溫搖床（無錫瑪瑞特科技有限公司）；VOSHIN-250W超聲波儀（無錫沃信儀器制造有限公司）；SD-20滅酶機（西安圣達環(huán)保設備有限公司）；LT-85雙螺桿擠壓膨化機（濟南真諾機械有限公司）；HWXL-9140A實驗室烤箱（深圳市澳德瑪電子科技有限公司）；JK-9870B型蛋白質(zhì)測定儀（鄭州南北儀器設備有限公司）；NDJ-1快速黏度計（上海亮研智能科技有限公司）。

1.3 青稞粉的脫蛋白化處理[4-5]

采用Sevage法聯(lián)用蛋白酶法去除青稞粉中的蛋白質(zhì)。將青稞粉充分干燥至表面無水分并恒重后，用去離子水配制成5%的青稞溶液，青稞溶液與Sevage試劑（V（氯仿）∶V（乙醇）=3∶1）按照體積比5∶1混合，放入搖床中充分振蕩2 h，離心處理溶液后過濾取出沉淀物。沉淀物加蒸餾水后用NaHCO3溶液調(diào)節(jié)pH 9.0，按每5 g溶液加入800 U活化的堿性蛋白酶比例配制混勻，在恒定加熱溫度40 ℃的超聲波儀中充分酶解，結(jié)束后紫外殺菌滅酶20 min，完成青稞粉的脫蛋白化處理。對此上清液稀釋后測定溶液中的蛋白質(zhì)含量。

1.4 高線粗糧餅干的制作流程[6-8]

將脫蛋白化的青稞粉、玉米淀粉烘干并進一步粉碎后，采用雙螺桿擠壓膨化機進行膨化。膨化后利用超細粉碎機粉碎后過篩留取細粉。將加熱融化的黃油、鹽加入細粉中初步混合后，加入酵母揉團，并適量補加食用水發(fā)酵12 h，用壓面機將面團壓制成薄厚均勻的面餅，進一步輥印定型后控制烘烤溫度不得超過200 ℃，底火溫度160 ℃，焙烤時間15 min。整個烘烤過程結(jié)束后，餅干在烤箱中利用余溫自然降溫的方式放置2 h后，取出置于空氣中冷卻。

1.5 測定與分析

1.5.1 蛋白質(zhì)含量的測定

取脫蛋白化的青稞溶液上清液1.0 g，稀釋20倍后利用JK-9870B型蛋白質(zhì)測定儀進行青稞溶液中氮含量的測定，并參考文獻[9]，根據(jù)氮含量數(shù)值計算蛋白質(zhì)含量。

1.5.2 糊化特性的測定[10]

采用黏度計對擠壓膨化處理前后的餅干原料進行測定，原料的基準含水量13%，樣品添加量2.0 g。將樣品添加到測量桶中，加入50 mL蒸餾水并加熱恒定至50 ℃保持5 min，升溫到100 ℃保持5 min后自然降溫至測試結(jié)束。

1.5.3 基本成分的含量測定

水分按照GB 5009.3—2010的直接干燥法標準進行測定；脂肪含量按照GB/T 5009.6—2003的索式抽提法進行測定；膳食纖維含量按照GB 5009.88—2014的酶重量法進行測定；總淀粉含量按照GB/T 5009.9—2008標準進行測定。

1.5.4 餅干的感官評定標準

參照文獻[11]，取權(quán)重100%為100分進行評估。以10人分別在早晨、中午、晚上食用后依據(jù)對餅干的感官品質(zhì)打出的分數(shù)取均值進行評分。

2 結(jié)果與討論

2.1 影響脫蛋白化效果的單因素討論及其正交試驗優(yōu)化

2.1.1 Sevage法的脫蛋白化效果

試驗考察Sevage試劑中V（氯仿）∶V（乙醇）不同時，青稞粉中的蛋白質(zhì)去除率比較。結(jié)果如圖1所示，Sevage試劑中的氯仿含量上升時，蛋白質(zhì)的去除率逐漸增大，反之，乙醇含量上升時，蛋白質(zhì)的去除率卻明顯下降。其中，V（氯仿）∶V（乙醇）=4∶1時，蛋白質(zhì)去除率達到最大，但在后續(xù)處理工藝流程中，氯仿的脫去效果較差，會有氯仿殘留在溶液中影響堿性蛋白酶發(fā)揮作用。為盡可能提升Sevage法工藝中的蛋白質(zhì)去除率，同時確保蛋白酶法發(fā)揮功效，試驗選擇V（氯仿）∶V（乙醇）=3∶1。

圖1 Sevage試劑的不同體積比對蛋白質(zhì)去除率的影響

2.1.2 堿性蛋白酶的脫蛋白化效果

固定取5 g Sevage試劑處理過的青稞溶液為試驗樣本，分別向其中加入200，500，800，1 000，1 200和1 500 U的堿性蛋白酶進行脫蛋白化處理，具體試驗結(jié)果如圖2所示。加入堿性蛋白酶能夠顯著降低溶液中蛋白質(zhì)含量，隨著堿性蛋白酶用量增加，蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)先大幅降低后逐漸增大趨勢。堿性蛋白酶能夠?qū)λ苄缘鞍踪|(zhì)、膠乳表面的蛋白質(zhì)進行分解，被分解的蛋白質(zhì)變成多肽和氨基酸存在，在之后的離心和過濾過程中會被帶出該溶液體系。但堿性蛋白酶用量過剩時，多余的堿性蛋白酶會留在溶液中并附著在青稞顆粒上，堿性蛋白酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，故此時檢測的蛋白質(zhì)含量反而會升高。故選擇堿性蛋白酶用量800 U。

圖2 堿性蛋白酶用量與溶液中蛋白質(zhì)含量的關(guān)系曲線

2.1.3 pH對蛋白酶法脫除蛋白質(zhì)的影響

蛋白酶對溶液的pH環(huán)境極為敏感，pH會對蛋白酶的活性產(chǎn)生很大影響，堿性蛋白酶宜在堿性溶液中才能表現(xiàn)出較高的生理活性[12]。試驗考察溶液體系pH 8.0，8.5，9.0，9.5，10.0和10.5情況下，蛋白酶法對青稞粉中蛋白質(zhì)去除率的變化。溶液pH≥10.0時，青稞中的Fe3+、Mg2+、Zn2+等金屬離子開始產(chǎn)生沉淀，植物纖維的水分通透性變差，同時最終得到的青稞粉的口感也開始下降。從結(jié)果上來講，青稞粉的整體品質(zhì)會下降。因而蛋白酶法工藝流程中的溶液不宜超過pH 10.0。從圖3中還可以看出，從pH 8.0到9.0的變化過程中，青稞的蛋白質(zhì)去除率明顯增大，而在pH 9.0～10.0時，蛋白質(zhì)去除率的變化幅度較小，說明NaHCO3溶液調(diào)節(jié)至pH 9.0時即能滿足獲得較大蛋白質(zhì)去除率的試驗效果。

圖3 pH對蛋白酶法中蛋白質(zhì)去除率的影響關(guān)系曲線

2.1.4 正交試驗的結(jié)果與分析

Sevage試劑體積比、堿性蛋白酶用量、蛋白酶所處溶液環(huán)境pH，這3個因素主要影響著青稞粉中蛋白質(zhì)去除率的大小。選擇這3個因素進行L9(33)的正交試驗表設計，如表1所示。

正交試驗結(jié)果與分析見表2，可以看出按照影響青稞脫蛋白化處理的因素先后順序為B＞A＞C，即堿性蛋白酶用量＞Sevage試劑體積比＞溶液環(huán)境pH。而最佳的蛋白質(zhì)脫去工藝組合為B2A2C2，即堿性蛋白酶用量800 U、Sevage試劑體積比3∶1、溶液環(huán)境pH 9.5。

表1 影響蛋白質(zhì)去除率的正交試驗因素水平表

表2 正交試驗的結(jié)果與分析

2.2 青稞高纖粗糧餅干的品質(zhì)分析及感官評價

2.2.1 餅干原料擠壓膨化處理前后的糊化特性對比

由表3可知，經(jīng)雙螺桿擠壓膨化機處理后的餅干原料的糊化溫度、峰值黏度、衰減值均有不同程度降低，峰值黏度降低說明在擠壓過程中原料易于糊化，膨化能力降低。而衰減值的降低則反映原料糊化時的熱穩(wěn)定性得以提升。最終黏度相較于擠壓膨化處理前的餅干原料提升了接近5倍，說明青稞粉與玉米淀粉的結(jié)合較為緊密，松散性降低為后續(xù)的發(fā)酵和烘烤工藝奠定良好操作基礎。

2.2.2 青稞粉與高纖粗糧餅干的成分對比

由表4可知，高纖粗糧餅干在水分、蛋白質(zhì)、總淀粉含量上低于青稞，而在脂肪、膳食纖維和糊化度上高于青稞。其中，蛋白質(zhì)的含量變化幅度最為明顯，高纖粗糧餅干比青稞在蛋白質(zhì)含量上低72.4%，而試驗中對青稞的脫蛋白化處理可以達到去除率約75%，這是由于餅干中還添加玉米淀粉和黃油，從而使得餅干中的蛋白質(zhì)含量略有升高。同理，脂肪含量由于黃油的加入略有提升，膳食纖維含量由于玉米淀粉的加入也有所提升。高纖粗糧餅干在加工制作過程中的膨化工藝和烘焙過程，使得淀粉糊化較為完全，從而總淀粉含量下降而糊化度提升。

表3 糊化特性的數(shù)據(jù)對比

表4 青稞粉與餅干的基本成分含量對比 單位：%

2.2.3 青稞高纖粗糧餅干的感官評價

試驗以學生5人、教師5人的組合對青稞高纖粗糧餅干的感官品質(zhì)進行評價與評分，結(jié)果如表5所示。色澤評分25分、外觀評分12分、酥松度評分16分、口感評分22分，總計得分為75分，綜合評定屬于良好品質(zhì)范疇。由于青稞和玉米的口感較為粗糙，且發(fā)面的面團所含糖度很低，故試驗制備的餅干在口感品質(zhì)方面略顯不足。然而，低蛋白、低糖以及豐富的膳食纖維和較高的維生素及礦物含量能夠起到幫助消化、幫助降低血糖和血壓、補充人體微量元素等的需要，因而賦予其優(yōu)秀的保健功能。

表5 青稞高纖粗糧餅干的各項感官指標評價結(jié)果

3 結(jié)論

以Sevage法聯(lián)用蛋白酶法對青稞中的蛋白質(zhì)進行脫去處理，并與玉米淀粉、黃油、鹽混合后共同發(fā)面揉團，進行高纖粗糧餅干的焙烤制作。試驗對影響脫蛋白化效果的3個因素（Sevage試劑體積比、堿性蛋白酶用量和堿性蛋白酶）所處溶液環(huán)境pH進行單因素探討和正交試驗的工藝參數(shù)優(yōu)化，結(jié)果對脫蛋白化效果的影響因素先后順序為堿性蛋白酶用量＞Sevage試劑體積比＞溶液環(huán)境pH，并且堿性蛋白酶用量800 U、Sevage試劑體積比（V（氯仿）∶V（乙醇））3∶1、溶液環(huán)境pH 9.5時脫蛋白效果最佳。試驗還對餅干的糊化特性和基本成分組成進行測定與分析，糊化特性中糊化溫度、峰值黏度和衰減值降低，最終黏度提升約5倍。基本組成方面，高纖粗糧餅干的蛋白質(zhì)含量相較于青稞下降72.4%，水分和總淀粉含量下降，脂肪、膳食纖維、糊化度含量上升。對青稞高纖粗糧餅干的感官品質(zhì)進行評價與評分。其中，色澤評分25分、外觀評分12分、酥松度評分16分、口感評分22分，總計得分為75分，綜合評定屬于良好品質(zhì)范疇?？梢钥闯?，試驗的青稞粉脫蛋白化效果顯著，制作的高纖粗糧餅干品質(zhì)良好，結(jié)果令人滿意。